Die nächste Generation Triebwerke - Der Verstellfan kommt

[Volume]

Wie Rolls Royce letzte Woche mitgeteilt hat, arbeiten sie an der neuen Generation von "Ultra-Fan" Triebwerken, nicht nur mit Geared Turbofan (jetzt also doch auch bei RR...), sondern mit dem nächsten logischen Schritt: Verstellbare Fanblätter. Dies scheint jedoch nur bis zu einer bestimmten Triebwerksgröße zu gehen, für die höheren Schubklassen wird es "Advanced" Triebwerke geben, die auch 20% besser sein werden als die erste Generation Trent Triebwerke. Gerade der A380 (mit dieser ersten Generation) soll davon profitieren. Zeitplan sind 10 Jahre.

Kommt nach einem Jahrzehnt der Neuentwicklungen jetzt ein Jahrzehnt der Re-Engine Projekte auf uns zu? 20% Am Flugzeug rauszuholen wäre eine echte Sensation, also scheinen es wohl die Triebwerke zu sein, die jetzt den nächsten Schritt ermöglichen müssen. Und 20% mehr Spritverbrauch ist ein Nachteil, mit dem kaum jemand lange leben kann, von daher werden wir wohl bald noch mehr Projekte sehen.

Wenn man bedenkt, dass schon heute unsere Triebwerke einen besseren Wirkungsgrad haben als unsere Kraftwerke (wo Platz und Gewicht keine Rolle spielt), dann sind weitere 20% Verbesserung eine echte Hausnummer! Hut ab vor den Ingenieuren.

 

Gruß

Ralf

[Chipart]

Naja:

The second, UltraFan™, a geared design with a variable pitch fan system, is based on technology that could be ready for service from 2025 and will offer at least 25 per cent improvement in fuel burn and emissions against the same baseline.

 

Das bedeutet doch übersetzt: Wir haben da ne Idee und machen grad Grundlagenforschung. Ob wir das technisch jemals mit akzeptablen MTBFs hinbekommen ist noch völlig unklar!

 

Florian

[Gast theturbofantastic]

:rolleyes: "Grundlagenforschung" wurde schon seit den frühen 70ern betrieben (Turbomeca Astafan, Rolls-Royce/SNECMA M45H und weitere). Diese frühen Entwicklungen kombinieren oft ein GTF-Konzept mit Variable-Pitch-Fanblades, alles Dinge, an denen schon seit Jahrzehnten geforscht wird. Heutzutage geht es darum, diese Technologien in modernen Triebwerken umzusetzen, wo konventionelle Methoden der Effizienzsteigerung an ihre Grenzen stoßen. Erst in diesem Jahrzehnt wird ein GTF für ein Flugzeug der Größenordnung A320/Boeing 737 (bald evtl. noch größer) das serienmäßige Triebwerk sein, nach über 50 Jahren "Grundlagenforschung". Die Ideen existieren schon viel länger.

 

Grüße

Jonas

[Brufi]

....Wenn man bedenkt, dass schon heute unsere Triebwerke einen besseren Wirkungsgrad haben als unsere Kraftwerke (wo Platz und Gewicht keine Rolle spielt), dann sind weitere 20% Verbesserung eine echte Hausnummer!

20% Verbesserung ist in der Tat sehr viel. Es wäre interessant zu sehen, wie genau sich die 20% ergeben.

Allerdings, der Vergleich mit Kraftwerken hinkt. Ich rede jetzt mal von Gasturbinen, nicht Dampfturbinen. Eine Kraftwerksgasturbine ist ausgelegt und optimiert für den Betrieb in einem Kombikraftwerk. Die Gasturbine alleine erreicht dabei einen Wirkungsgrad von knapp über 40%. Allerdings produziert sie zusätzlich zu diesem Wirkungskrad noch einige hundert kg/s Abgas von über 600°C welches dann im nachgeschalteten Dampfkreislauf genutzt wird. Wirkungsgrad der ganzen Anlage letztlich knapp über 60%. Davon ist eine Fluggasturbine Welten entfernt.

Eine moderne Fluggasturbine umgebaut für power generation gibt einen Wirkungsgrad von klar über 40% her, sagen wir mal 43-45%. Die Gasturbine alleine ist also tatsächlich eine deutliche Raste besser als eine typische Kraftwerksgasturbine, aber dies hat mit der Auslegung zu tun, nicht mit dem Technologieniveau. Die Fluggasturbinen haben aus naheliegenden Gründen ein höheres Druckverhältnis (über 40 bei Vollast) und deshalb eine tiefere Abgastemperatur, dies gibt einen höheren Wirkungsgrad der Gasturbine aber mit dem "kalten" Abgas von nur noch so 400-450°C lässt sich im Kombibetrieb kein Blumentopf mehr gewinnen. Es gibt durchaus Anwendungen von solchen Maschinen als Kombi, aber der Wirkungsgrad ist dem einer grossen Kraftwerksmaschine dann deutlich unterlegen.

 

Hut ab vor den Ingenieuren.

Ja allerdings, die Rolls-Royce Leute sind in der Tat führend auf ihrem Gebiet.

 

Gruss

Philipp

[Brufi]

Das bedeutet doch übersetzt: Wir haben da ne Idee und machen grad Grundlagenforschung. Ob wir das technisch jemals mit akzeptablen MTBFs hinbekommen ist noch völlig unklar!

Nein, das ist ein wenig anders zu verstehen, es ist mehr. Man muss sich ein wenig mit der Terminologie auskennen. Grundlagenforschung / research ist gaaaaanz am Anfang. Die nächste Stufe wird gemeinhin als Technologie-Entwicklung bezeichnet. Dabei werden nebst Modellversuchen auch funktionstüchtige Technologieträger gebaut und erprobt.Bei der Produktentwicklung schliesslich wird ein Produkt, in diesem Fall ein zertifiziertes Triebwerk, entwickelt und schliesslich vermarktet.

Was RR hier ankündigt ist, dass sie mit der Technologieentwicklung soweit vorangekommen sind, dass sie mit der "Advanced" getauften Technologie bis zum Ende der Dekade, also ca. 2020, ein Produkt auf den Markt zu bringen beabsichtigen und, dass sie weiter bis 2025 ein Triebwerk marktfertig entwickeln wollen welches mit der "Ultra Fan" getauften Technologie nochmals einen grossen Schritt fortschrittlicher sein soll.

Aber klar ist, das sind Absichtserklärungen. Es ist nicht die Ankündigung, dass sie ein Triebwerk fixfertig entwickelt haben.

 

Gruss

Philipp

[Volume]

Das bedeutet doch übersetzt: Wir haben da ne Idee und machen grad Grundlagenforschung.

RR sagt ja ziemlich klar, dass sie erwarten bestimmte Technologien in 10 Jahren im Griff zu haben. Das würden sie nicht sagen, wenn es nicht im Labor schon leidlich funktionieren würde (und sie nicht wüssten, bereits einen Technologievorsprung zu haben...).

 

Es ist nicht die Ankündigung, dass sie ein Triebwerk fixfertig entwickelt haben.

Es ist trotzdem ein klares Signal an die Luftfahrtindustrie, in welche Richtung sie entwickeln können. Ich denke mal, die haben auch noch detailliertere Informationen erhalten als die Presse, bezüglich Schubklassen, Fandurchmesser, Gewichte etc. Auch bei den Zellenherstellern braucht die Entwicklung angefangen mit der Grundlagenforschung ja ein Jahrzehnt bis zur Marktreife.

 

Allerdings, der Vergleich mit Kraftwerken hinkt. Ich rede jetzt mal von Gasturbinen, nicht Dampfturbinen.

Schon klar, dass er hinkt. Ich finde es nur beachtlich, dass man immer noch hochmoderne Kraftwerke bei denen Platz und Gewicht keine Rolle spielen mit Technologien baut, die beim Wirkungsgrad im oberen 30er Bereich liegen, während man bei Flugzeugtriebwerken wo es auf jedes Gramm Gewicht und die Größe ankommt längst deutlich bessere Werte erzielt.

Dass GuD Kraftwerke nochmal besser sein können steht ausser Frage, aber wir bauen immer noch mehrheitlich konventionelle Dampfkraftwerke, der Durchschnittswirkungsgrad unserer Kraftwerke ist längst deutlich schlechter, als der Wirkungsgrad unserer Flugzeugtriebwerke.

 

Gruß

Ralf

[Danix]

Das wäre ja dann nichts anders als ein Ducted Fan, also gar nichts neues, nur offensichtlich versprechen sie sich jetzt echte Anwendungen.

 

Philipp, bei den erdgebundenen Turbinen, gibt es da auch variable Schaufeln?

[Brufi]

Philipp, bei den erdgebundenen Turbinen, gibt es da auch variable Schaufeln?

Ja. Bei uns (und der Konkurrenz) hat der Kompressor, anders als bei einem Flugtriebwerk, eine verstellbare Vorleitreihe, also vor der ersten Reihe von Laufschaufeln eine Reihe Leitschaufeln welche verstellbar sind. Die Vorleitreihe wird bei Teillast allmählich zugefahren bzw. beim Auflasten nach und nach geöffnet. So kann die Luftmenge reduziert werden. Bei Leerlauf oder bei min load (Generator und damit auch Turbine synchronisiert mit dem Netz) ist die Vorleitreihe um etwa 40°-45° geschlossen. Die Ansaugmenge des Kompressors wird dadurch stark verringert gegenüber Vollast (0°). Damit kann bei Teillast die Abgastemperatur erhöht werden, das ist wichtig für den Wirkungsgrad des Dampfkreislaufs. So hält man den Kombi-Wirkungsgrad in der Höhe bei Teillast.

Danach sind die ersten drei oder vier Leitreihen des Kompressors ebenfalls verstellbar. Dies ist notwendig für den Wirkungsgrad des Kompressors bei Teillast, die Pumpgrenze und für die Schwingungsanregung der Kompressorschaufeln.

Gruss

Philipp

[Danix]

Gewisse Flugzeugtriebwerke haben das auch. Ich nehme an, Vorleitreihen sind Guide Vanes - sorry, ich kenne halt nur die Englischen Ausdrücke!

 

Bei einigen Triebwerken sind es dann Variable Guide Vanes, oder VGV. Und ich nehme auch an, dass sie zur Optimierung des Luftstroms eingesetzt werden.

 

Frage: Gibt es auch variable Kompressorschaufeln? Ich meine, bei euch?

 

Danke für die interessanten Infos.

 

Dani

[sirdir]

Was mich ja verwundert ist, dass man 'so früh' seine Karten auf den Tisch legt.

[Chipart]

Schon klar, dass er hinkt. Ich finde es nur beachtlich, dass man immer noch hochmoderne Kraftwerke bei denen Platz und Gewicht keine Rolle spielen mit Technologien baut, die beim Wirkungsgrad im oberen 30er Bereich liegen, während man bei Flugzeugtriebwerken wo es auf jedes Gramm Gewicht und die Größe ankommt längst deutlich bessere Werte erzielt.

Dass GuD Kraftwerke nochmal besser sein können steht ausser Frage, aber wir bauen immer noch mehrheitlich konventionelle Dampfkraftwerke, der Durchschnittswirkungsgrad unserer Kraftwerke ist längst deutlich schlechter, als der Wirkungsgrad unserer Flugzeugtriebwerke.

 

Ich finde es nicht so erstaunlich, dass der Durchschnittswirkungsgrad der Kraftwerke schlechter ist, als der Spitzenwirkungsgrad neuester Flugzeugtriebwerke. Die Investitionszyklen bei Kraftwerken sind einfach so lang, dass viele der heute im Betrieb befindlichen Anlagen noch in einer Zeit gebaut wurden, als Brennstoffverbrauch und damit Wirkungsgrad noch nicht soooo ein wichtiges Thema war.

 

Hinzu kommt: Wie Du selber sagte haben moderne GuD-Anlagen alleine einen Elektrischen Wirkungsgrad von über 50%. Mit aktueller Technik zur Restwärmenutzung kommen diese auf einen Gesamtwirkungsgrad von über 80% - das ist dann doch deutlich besser, als das was Flugzeugturbinen leisten.

 

Schliesslich: Wie sieht es eigentlich mit der TBO von stationären Gasturbinen aus? Ich könnte mir vorstellen dass da die Wartungsintervalle deutlich länger sein müssen, weil einige davon ja quasi im Dauerbetrieb sind und alle 3 Monate ein Overhaul ziemlich kostspielig wäre... Philipp?

 

Florian

[Chipart]

Was mich ja verwundert ist, dass man 'so früh' seine Karten auf den Tisch legt.

 

Was haben sie denn auf den Tisch gelegt?

 

Es ist doch eine reine Marketingaussage, dass sie in 10 Jahren den Verbrauch um 20% gesenkt haben wollen. Wer bitte erinnert sich in 10 Jahren noch an diese Pressemeldung?

Und selbst wenn: Bis dahin haben sie mindestens 2 neue Vorstandsvorsitzende und Entwicklungschefs gehabt.

 

Ich lehne mich jetzt auch mal gaaanz weit aus dem Fenster: Ab 2025 könnte es sein, dass ich nicht mehr rauche und 25 kg abgenommen habe!

 

Florian

[sirdir]

Was haben sie denn auf den Tisch gelegt?

 

Naja, mit welcher Technologie sie diese Verbesserungen erreichen wollen. Wenn auch nur ein Konkurrenz nun in die gleiche Richtung entwickelt, weil er denkt, die haben ja anscheinend damit gute Ergebnisse erzielt...

In anderen Branchen hält man Neuentwicklungen bis zum Tag der Markteinführung geheim, um die Konkurrenz bloss nicht auf Ideen zu bringen...

[Chipart]

Sowohl Geared TurboFan, als auch variable pitch fans sind allgemein bekannt. Da braucht man nix geheim halten.

 

Die Kunst steckt darin, wie man diese Technologien in Treibwerken der gewünschten Leistungsklasse zuverlässig technisch realisiert. Da geht es viel mehr um Ingenieurleistung als um Triebwerksdesign.

 

Und noch mal: "in 10 Jahren" muss man übersetzen in "so weit in der Zukunft, dass wir heute noch nicht in die Verlegenheit kommen, beweisen zu müssen, dass wir das überhaupt können".

 

Florian

[Volume]

Was mich ja verwundert ist, dass man 'so früh' seine Karten auf den Tisch legt.

Daraus schließe ich, dass man schon ziemlich weit gekommen ist. Irgendwann kommt der Zeitpunkt, zu dem man Zellenhersteller und Airlines anfangen muß, auf sein Produkt aufmerksam zu machen, damit sie entsprechend planen. Spätestens dann kann man auch eine entsprechende Pressemitteilung machen, denn binnen kurzer Zeit weiss es dann ohnehin schon der, vor dem man es gerne geheim gehalten hätte...

Publish or perish.

Nachdem RR vor ein paar Jahren gesagt hat, dass man im (reinen) Geared Turbofan keine langfristige Lösung sieht, musste man angesichts des Erfolgs von P&W und GE am Markt ja eine Alternative anbieten, wenn man nicht in Vergessenheit geraten wollte. Auch der Geared Turbofan muss sich erst noch beweisen, mehr als ein paar Flüge an Prototypen oder Flying Testbeds hat er bisher noch nicht gezeigt.

 

Bei uns (und der Konkurrenz) hat der Kompressor, anders als bei einem Flugtriebwerk, eine verstellbare Vorleitreihe, also vor der ersten Reihe von Laufschaufeln eine Reihe Leitschaufeln welche verstellbar sind.

Die machen allerdings einen Höllenlärm, und sind daher bedauerlicherweise für Flugtriebwerke keine Lösung...

Die Investitionszyklen bei Kraftwerken sind einfach so lang, dass viele der heute im Betrieb befindlichen Anlagen noch in einer Zeit gebaut wurden, als Brennstoffverbrauch und damit Wirkungsgrad noch nicht soooo ein wichtiges Thema war.

Die Investitionszyklen in der Luftfahrt sind auch lang. Ein Triebwerk dass ich heute entwickle, fliegt auch 2050 noch. Ich war halt immer davon ausgegangen, dass bei dem gigantischen Energiebedarf einer modernen Gesellschaft der Wirkungsgrad der Kraftwerke eine enorme finanzielle Auswirkung hat, aber offensichtlich ist der wirtschaftliche Druck doch deutlich geringer, als in der Luftfahrt. Der Kunde akzeptiert regelmäßig zweistellige Strompreiserhöhungen ohne viel Unmut, Fliegen will er nur noch wenn Preise gesenkt werden...

 

Gruß

Ralf

[Heimi]

Ich frag mich warum zur Zeit überall die "geared Turbofan`s" gehyped werden.

Die BAe146 und die Challenger fliegt seit 1980 damit rum... und Spritparwunder waren die deswegen trotzdem nicht.

Noch früher flogen sogar Learjet unc Co. mit den ersten geared Turbofans rum, ich glaube es war schon anfang der 70er.

[Brufi]

RR sagt ja ziemlich klar, dass sie erwarten bestimmte Technologien in 10 Jahren im Griff zu haben. Das würden sie nicht sagen, wenn es nicht im Labor schon leidlich funktionieren würde (und sie nicht wüssten, bereits einen Technologievorsprung zu haben...).

Exakt!

Es ist trotzdem ein klares Signal an die Luftfahrtindustrie, in welche Richtung sie entwickeln können. ..... Auch bei den Zellenherstellern braucht die Entwicklung angefangen mit der Grundlagenforschung ja ein Jahrzehnt bis zur Marktreife.

100% einverstanden. Ich würde sogar sagen, die Produktentwicklung für ein neues Flugzeug braucht gegen 10 Jahre.

 

Schon klar, dass er hinkt. Ich finde es nur beachtlich, dass man immer noch hochmoderne Kraftwerke bei denen Platz und Gewicht keine Rolle spielen mit Technologien baut, die beim Wirkungsgrad im oberen 30er Bereich liegen, während man bei Flugzeugtriebwerken wo es auf jedes Gramm Gewicht und die Größe ankommt längst deutlich bessere Werte erzielt.

Anlagekosten! Marktpreis für ein Kombi ist wohl heutzutage unter 600$/kW installierte Leistung. Ein 450 MW Kombiblock darf also nicht mehr als etwa 270 Mio$ kosten, schlüsselfertig! Inklusive geteerte Strässchen ums Gebäude und Gartenanlage.

Eine grosse "open cycle" Anlage (nur die Gasturbine mit Generator und den notwendigen Systemen damit die Maschine läuft und Strom ans Netz liefert) erzielt auf dem Markt etwa 230 $/kW. Eine 300 MW, 40.3% Wirkungsgrad, Gasturbinenanlage darf also grad mal 69 Mio$ kosten.

Jetzt vergleich das mal mit dem grössten "Industrial Trent": 65.6 MW, 43% Wirkungsgrad, zu einem Preis von 305 $/kw = 20 Mio$.

 

.... aber wir bauen immer noch mehrheitlich konventionelle Dampfkraftwerke, der Durchschnittswirkungsgrad unserer Kraftwerke ist längst deutlich schlechter, als der Wirkungsgrad unserer Flugzeugtriebwerke.

Ja klar! Dampfturbinen, die spielen wirkungsgradmässig in einer andern Liga. Der Wirkungsgrad kommt wohl so etwa auf 45%, die Anlagekosten sind enorm aber der Brennstoff (Kohle) ist extrem preiswert im Vergleich zur Gasturbine (Erdgas oder Heizöl EL oder Diesel oder Kerosen). Die modernsten Dampfturbinen laufen mit etwa 650°C Frischdampf, der Kondensator geht wohl nicht unter 15°C. Somit ist der Wirkungsgrad gegenüber einem Kombi deutlich begrenzt. Carnot lässt grüssen. Bei den modernsten Kombi bewegt sich die höchste Prozesstemperatur (thermodynamisch gemittelte Turbineneintrittstemperatur, Kühlluft inklusive) wohl bei etwas über 1400 °C, der Kondensator am Ende des Dampfkreislaufs wiederum auf etwa 15°C. Vorteil Gasturbine!

 

Aber wir (ich) weichen brutal vom Thema ab! Mea culpa! Der Titel des Threads heisst "Die nächste Generation Triebwerke - Der Verstellfan kommt! "

 

Gruss

Philipp

[Brufi]

Schliesslich: Wie sieht es eigentlich mit der TBO von stationären Gasturbinen aus? Ich könnte mir vorstellen dass da die Wartungsintervalle deutlich länger sein müssen, weil einige davon ja quasi im Dauerbetrieb sind und alle 3 Monate ein Overhaul ziemlich kostspielig wäre... Philipp?

Zur Zeit verkaufen wir:

Alle 8000 EOH (Equivalent Operating Hours, das sind fired hours plus 10 h pro Start plus 100 h pro high-load trip), also nach rund einem Jahr Dauerbetrieb (das kann durchaus auch ein volles Jahr Vollast sein) gibt es eine "A"-inspection. Filterhaus, Kompressoreintritt, Turbinenaustritt visuell inspizieren, Boroskop Inspektion der Brennkammer und der Turbine und des Kompressorendes. Dauert etwa 3 Tage.

8000 EOH weiter (total 16000 EOH = ca. 2 Jahre gelaufen) gibt's eine "B" - inspection, der Umfang ist ähnlich, etwas erweitert, dauert 4-5 Tage.

Nach weiteren 8000 EOH (total 24000 EOH = ca. 3 Jahre gelaufen) gibt es nochmals eine A - inspection.

Nach total 32000 EOH = 4 Jahre gelaufen gibt es dann eine C - inspection = overhaul.

 

Der Trend ist deutlich in Richtung längere Intervalle. Vor wenigen Jahren war ein overhaul noch nach 24'000 h fällig.

 

Gruss

Philipp

[Gast theturbofantastic]

Ich frag mich warum zur Zeit überall die "geared Turbofan`s" gehyped werden.

Die BAe146 und die Challenger fliegt seit 1980 damit rum... und Spritparwunder waren die deswegen trotzdem nicht.

Noch früher flogen sogar Learjet unc Co. mit den ersten geared Turbofans rum, ich glaube es war schon anfang der 70er.

Es geht ja nicht um die Technologie an sich, die ist ja wirklich schon uralt. Bisher hatte jedoch kein Hersteller einen GTF für Mittelstreckenjets auf den Markt gebracht. Jetzt sind einige wohl der Meinung, dass sich mit dieser Technologie auch im Bereich größerer Durchmesser die Effizienz deutlich steigern lässt. Es wird nicht die nächste Generation, sondern eine neue Generation von Triebwerken sein.

 

Grüße

Jonas

[Ernst Dietikon]

Ich finde es nicht so erstaunlich, dass der Durchschnittswirkungsgrad der Kraftwerke schlechter ist, als der Spitzenwirkungsgrad neuester Flugzeugtriebwerke. Die Investitionszyklen bei Kraftwerken sind einfach so lang, dass viele der heute im Betrieb befindlichen Anlagen noch in einer Zeit gebaut wurden, als Brennstoffverbrauch und damit Wirkungsgrad noch nicht soooo ein wichtiges Thema war.

 

Hinzu kommt: Wie Du selber sagte haben moderne GuD-Anlagen alleine einen Elektrischen Wirkungsgrad von über 50%. Mit aktueller Technik zur Restwärmenutzung kommen diese auf einen Gesamtwirkungsgrad von über 80% - das ist dann doch deutlich besser, als das was Flugzeugturbinen leisten.

 

Schliesslich: Wie sieht es eigentlich mit der TBO von stationären Gasturbinen aus? Ich könnte mir vorstellen dass da die Wartungsintervalle deutlich länger sein müssen, weil einige davon ja quasi im Dauerbetrieb sind und alle 3 Monate ein Overhaul ziemlich kostspielig wäre... Philipp?

 

Florian

Es geht schliesslich um eine finanzielle Optimierung. Brennstoffkosten sind nur ein Teil der Kosten. Dazu kommen die Kapital- und Unterhaltskosten. Kernkraftwerke haben einen Wirkungsgrad von gut 30%. Die Kapitalkosten würden bei einem grösseren Wirkungsgrad stark ansteigen und dies lohnt sich nicht. Man nimmt dann lieber einen grösseren Brennstoffverbrauch in Kauf. Auch bei klassischen Dampfkraftwerken beschränkte man sich in der Regel auf eine Frischdampftemperatur von 540°C. Heute bin ich nicht mehr im Bild. Meine berufliche Betätigung auf diesem Gebiet liegt schon lange zurück. Darüber hätte man die viel teureren austenitischen Stähle verwenden müssen. Und dies lohnte sich trotz dem höheren Wirkungsgrad nicht. Der Wirkungsgrad ist eben nur eine Komponente bei der Beurteilung der Gesamtkosten.

 

Gruss

Ernst

[Brufi]

Gewisse Flugzeugtriebwerke haben das auch. Ich nehme an, Vorleitreihen sind Guide Vanes - sorry, ich kenne halt nur die Englischen Ausdrücke!

 

Bei einigen Triebwerken sind es dann Variable Guide Vanes, oder VGV. Und ich nehme auch an, dass sie zur Optimierung des Luftstroms eingesetzt werden.

 

Frage: Gibt es auch variable Kompressorschaufeln? Ich meine, bei euch?

Eine Stufe eines Axialkompressors besteht aus zwei Schaufelreihen, in Strömungsrichtung kommt zuerst die Laufreihe, also eine Reihe Laufschaufeln (blades) welche auf der Welle befestigt sind und mit der Welle rotieren. Hinter der Laufreihe folgt die Leitreihe, also eine Reihe Leitschaufeln (vanes oder auch "guide vanes") welche am stillstehenden Gehäuse befestigt sind.

Bei verstellbaren Leitschaufeln (variable guide vanes VGV) kann während des Betriebs der Einstellwinkel (angle of incidence) verstellt werden.

Eine verstellbare Vorleitreihe (variable inlet guide vane - VIGV) kann man nur bei der vordersten Reihe anbringen, also eine verstellbare Reihe von Leitschaufeln vor der ersten Kompressorstufe. Ein Flugtriebwerk hat so etwas nicht weil es dort nichts bringt. Beim Flugtriebwerk variiert die Drehzahl je nach Last und damit auch die Ansaugmenge. Bei den grossen Kraftwerksturbinen ist das nicht so, die Gasturbine ist einwellig und direkt an den Generator gekoppelt, läuft von idle bis Vollast immer starr mit der gleichen Drehzahl weil ja der Generator synchron am Netz läuft. Einzig während des Startvorgangs ist die Drehzahl nicht synchronisiert.

Eine Kraftwerksgasturbine würde somit bei allen Lastzuständen immer die genau gleiche Luftmenge ansaugen, sowohl bei Leerlauf als auch bei Vollast.

 

Um die Frage noch zu beantworten:

Grosse Kraftwerksgasturbinen haben heutzutage, gleich wie Triebwerke, ebenfalls verstellbare Leitschaufeln (VGV) am Kompressor, normalerweise an den vordersten 3 oder 4 Stufen.

Die Laufschaufeln (blades) des Kompressors sind nicht verstellbar.

 

Gruss

Philipp

[Danix]

Vielen Dank.

 

Es gibt verschiedene Flugzeugtriebwerke mit Variable Inlet Guide Vanes, z.B.:

 

GE J73

 

Vielleicht haben sie eine leicht andere Funktion im Flugzeug, aber das System ist das gleiche.

[Volume]

Sie sind dazu da den Kompressor im instationären Betrieb zu entlasten, um einen Kompressorstall zu verhindern. Der Lärm der ersten Stufe wird dann allerdings "eindrucksvoll" (z.B. Rolls Royce Conway, VC-10/Boeing 707), daher ist sowas heute indiskutabel und wird anders gelöst.

 

Gruß

Ralf

[sirdir]

Sowohl Geared TurboFan, als auch variable pitch fans sind allgemein bekannt. Da braucht man nix geheim halten.

 

Ja, aber die Aussage: Wir sind mit der Entwicklung so erfolgreich, dass wir darauf setzen, die hat halt auch eine Kraft.

Egal, man sieht, dass beide Varianten (Microsoft kündigt auch gerne Vapoware an, Apple hält Neuentwicklungen streng geheim) Varianten erfolgreich sein können.

[Volume]

Ich denke, hier vergleichen wir Apple mit Birnen.

Luftfahrtgerät ist keine Massenware, zumindest innerhalb der Luftfahrtbranche (von Materialherstellern über Teilezulieferer, von Operatorn bis Wartungsbetrieben) muss man intensiv mit anderen zusammenarbeiten und intimste Daten austauschen. Dabei muss man auch mit Organisationen kooperieren, die auch den Mitbewerber beliefern oder auch Kunde des Mitbewerbers sind, und zwar langfristig. Da gibt es keine Geheimnisse und überraschende Vorstellungen eines neuen Produkts. Man stelle sich vor, Apple würde ein IPC und Wartungshandbuch vom iPhone herausgeben müssen, und jede Software müsste mit Quellcode und Flussdiagrammen ausgeliefert werden...

Die Frage ist nur, wie stark man die Öffentlichkeit einbindet.

 

Gruß

Ralf